垃圾收集是编程语言在设计时需要考虑的问题，垃圾收集最早起源于LISP语言，有很多语言都是支持垃圾收集的，如Python、Go、PHP、Js、Lua、Java、C#、D等， 不支持垃圾回收的语言有c/c++等。
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所以垃圾收集不是Java一个要面对的问题，这是个通用的技术点，这里我们只讨论Java相关的垃圾收集。
一、JVM需要回收的区域
JVM规范定义了运行时数据区域分为5个部分，分别为堆、方法区、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器。其中虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器都是伴随线程生命周期关联，随线程产生和消失，这3个区域的的回收直接跟随线程即可。而堆和方法区不一样，里面的内容是动态变化的，由程序的具体内容决定，所以这两个区域的回收需要动态执行。垃圾回收之前，需要将能够回收的垃圾找出来，就需要有算法来计算哪些对象是存活的，哪些是垃圾。
二、垃圾识别算法
垃圾收集之前必须要知道哪些对象是垃圾，才能进行后续的收集工作。当前使用的较多的垃圾识别算法有2种，分别是引用计数法（reference counting）和可达性分析法（Roots tracing）。
引用计数法
引用计数是GC中早期的策略，在这种算法下，每一个在堆中的对象都有一个计数关联，当一个对象被创建后，每当他的引用被赋值给另一个变量时，计数就会加1，每当引用这个对象的变量生命周期结束后，计数就会减1，这样就能知道有多少地方引用着对象，当引用计数为0时就表明这个对象已经可以被回收了。引用计数法的优势是可以很快的执行，缺点就是如果发生了循环引用，对象就无法被回收，所以想要使用引用计数法，一定要解决循环依赖计数的问题。
可达性分析法
可达性分析算法是根据离散数学图论作为理论基础，该算法将程序中的所有引用关系建模成图，图由GC Root根节点开始，向下建立所有引用关系，形成引用链（reference chain），当所有的图建立完成后，如果发现有对象不在图中，也就是GC Root到这些对象不可达，那么这些对象就是无人引用的对象，也就是需要回收的垃圾。GC Root在对象图之外，是特别定义的起点，不可能被其他对象引用。
在Java中，可以作为gc root的对象有4种：
1、虚拟机栈中引用的对象（栈帧里的本地变量表）
2、方法区中类静态成员引用的对象
3、方法区中常量引用的对象
4、本地方法栈中JNI引用的的对象
三、Java中引用类型
无论是引用计数法还是可达性分析法，都和对象的引用的关系有关，Java根据引用的关系强弱划分了4个层次，分别为
强引用（Strong Reference）
软引用（Soft Reference）
弱引用（Weak Reference）
虚引用（Phantom Reference）
4种，这4种引用强度依次逐渐减弱。这四种引用提供给用户使用，我们通常使用的就是强引用，比如下面的代码就是强应用
A a = new A();四、方法区的垃圾回收
方法区中需要回收的内容通常是无用的常量和无用的类型，无用的常量可以使用可达性分析算法来回收，对于无用的类的回收则需要满足以下3个条件：
1、该类所有的实例都已经被回收，也就是Java堆中不存在该类的任何实例；
2、加载该类的ClassLoader已经被回收；
3、该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。
五、JVM常用的垃圾收集算法
引用计数法
可以直接使用引用计数法来进行垃圾回收，随时监控对象的引用数量，进行回收，但是使用这种算法需要解决循环引用的问题。主流的Java虚拟机没有使用这种算法。
标记清除法（Mark-Sweep）
标记清除算法分为标记和清除2阶段操作，标记阶段直接使用可达性分析算法扫描所有的对象，标记处需要回收的垃圾，清除阶段将标记出的对象清理回收，这种算法简单直接，不需要进行对象的移动，只需对不存活的对象进行处理，在存活对象比较多的情况下极为高效，但由于标记清除算法直接回收不存活的对象，因此会造成内存碎片。
复制算法（Coping）
为了解决标记清除算法的内存碎片缺陷，复制算法被提出来了，复制算法将可用的内存空间划分为大小相等的2块区域，运行时只会使用其中一块，在触发垃圾回收时，通过可达性分析算法计算出所有存活对象，然后将他们复制到另一块空闲区域，?完成一次回收，复制算法解决了内存碎片的问题，但是他对内存空间的浪费较大，同时如果对象存活较多时，效率会较低。
标记整理算法（Mark-Compact）
?为了解决复制算法的内存利用率低的问题，标记整理算法被提出来了，分为标记和整理2阶段，标记阶段通过可达性分析算法将内存区域所有对象打上标记，区分出存活对象和回收对象，整理阶段将存活对象全部移动到内存的一端，剩下的空间就是可用区域了，他解决了复制算法的内存利用率低的弊端，但是需要付出复制对象的代价。
分代收集算法（generation collection）
分代收集算法是目前绝大多数数Java虚拟机采用的回收算法，分代回收算法的前提是JVM将堆划分为新生代（young generation）和老年代（old generation），默认大小比值为1:2，其中新生代又被分为Eden和Survivor From（s0）和Survivor To(s1)，默认大小比例为8:1:1。
新生代主要采用的算法是复制算法（区域划分是8:1:1不是1:1），运行时，新产生的对象放入新生代的Eden区，在合适实际会触发Minor GC（不一定是Eden满了才触发），然后将Eden中存活的对象放入s0，如果s0满了，就将Eden和s0中存活对象复制到s1中，（如果s1空间不够，就将对象存放到老年代去，不要存放到s1了）此时s0就被清空了，然后交换s0和s1地址，如果Eden中又发生Minor GC，就将存活对象复制到s0，如此往复。
老年代主要采用的回收算法是标记整理算法，当老年代内存到达一定值时，触发Major GC，也叫Full GC，老年代里面都是一些存活率较高的对象，使用标记整理算法，内存利用率较高。